Clase 004 – La Resistencia

Contenido teórico

Resumen

La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica. Su valor depende de la longitud, la sección y la resistividad del material conductor.

\[ R=ρ \cdot \frac{L}{S}\; \]

Magnitud físicaUnidades (S.I.)
ResistenciaR\[Ω\]
Resistividadρ\[\frac{Ω}{m}\]
LongitudL\[m\]
SecciónS\[m^2\]

Introducción

Si has entendido la entrada acerca de la intensidad eléctrica , entender la resistencia te será muy sencillo.

Es lógico entender que cuando trillones de electrones viajan por un mismo conductor (un cable), las dimensiones del conductor juegan un papel importante en la velocidad que mantendrá ese flujo de electrones.

¿Qué es la resistencia eléctrica?

Siendo precisos, la resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica. Fue descubierta y estudiada por Georg Simon Ohm, en consecuencia su unidad de medida son los Ohmios (Ω).

También podemos definir la resistencia como la dificultad que encuentran los electrones para atravesar un conductor:

Resistencia eléctrica - Obstáculos que presenta un conductor al paso de los electrones

De esta ilustración, podríamos deducir que existe una componente intrínseca del conductor, que dependerá del material del que esté construido. Este componente se conoce como resistividadPor tanto, en un primer momento se podría suponer que:

\[ R= \rho\]

Sin embargo, la resistencia depende, además del material, de la geometría del conductor. Si analizamos un poco más la ilustración, podemos llegar a deducir que, cuanto más largo sea el conductor, más resistencia habrá al paso de la corriente eléctrica, pues el electrón libre tendrá que atravesar más obstáculos. Por lo que la resistencia del conductor aumentará cuando la longitud de este aumenta. 

Resistencia eléctrica - Resistencia que presenta un conductor de mayor longitud al paso de los electrones.

Al igual que antes, podríamos deducir una expresión para la resistencia:

\[ R= \rho \cdot L\]

Sin embargo todavía queda un parámetro por tener en cuenta. Si volvemos a observar la imagen, podemos a intuir que, aparte de la resistividad y de la longitud, la resistencia también depende del tamaño de la sección. Cuanto mayor sea la sección, menor será la resistencia al paso de la corriente eléctrica, pues podrá pasar un mayor número de electrones por una sección, aumentando la carga (Q) que atraviesa la sección del conductor. Recordar que la intensidad eléctrica (I) es igual a la carga (Q) que atraviesa una sección divido entre un periodo de tiempo (T). 

Resistencia eléctrica - Resistencia que presenta un conductor de mayor sección al paso de los electrones.

Ahora sí, podemos decir que la expresión de la resistencia es la siguiente:

\[ R=\rho \cdot \frac{L}{S} \]

De la ilustración anterior se puede llegar a pensar que, al aumentar la sección, la resistividad aumenta. Sin embargo esto es un error, pues el electrón verá el mismo número de obstáculos en su paso por el cable. La diferencia es que en este caso hay más electrones atravesando la sección, pues la sección es más grande.

Resumiendo:

Cuanto mayor sea la sección del conductor (S), menor será la resistencia (R), ya que la cantidad de electrones que pueden atravesarlo en un instante será mayor. Lo contrario pasa con la longitud del conductor (L), pues si aumenta el recorrido de los electrones en el conductor, estos tendrán que atravesar más obstáculos.

Analogía con la hidraúlica

La resistencia eléctrica también tiene su analogía con la hidráulica. Tal y como se explicó en la entrada de la intensidad, se puede hacer un símil entre corriente eléctrica y caudal de agua. Pues bien, podemos hacer lo mismo con la resistencia eléctrica. Si tenemos una tubería de agua con muchos obstáculos, el caudal de agua bajará, pues la tubería presenta mucha resistencia al paso de la corriente de agua. Además, si la tubería es más ancha, podrá pasar más agua, por lo que el caudal aumentará. Por último la longitud también importa pues, cuanto más larga sea la tubería, más obstáculos se encontrará el agua al pasar.

Resistencia eléctrica - Comparativa de la resistencia eléctrica con la resistencia hidráulica

Tipo de materiales

Los materiales se pueden clasificar según su resistencia eléctrica.

Conductores

Los conductores son materiales que presentan una baja resistencia al paso de los electrones (o una alta conductancia). Materiales con esta característica (como el cobre o el aluminio) son utilizados como cables.

Aislantes

Por el contrario, están los aislantes, que son materiales que tienen una alta resistencia eléctrica (o una baja conductancia). Materiales aislantes se suelen suelen utilizar para aislar diferentes circuitos eléctricos y evitar el paso de la corriente de un lado a otro. 

Por ejemplo, cuando cuando se trabajan con voltajes muy elevados, se utilizan guantes aislados para protegernos, pues ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente eléctrica y así evitamos que esta corriente circule por nuestro cuerpo.

Semiconductores

Además de materiales aislantes y conductores, también encontramos los semiconductores, que permiten o no el flujo de corriente según las condiciones físicas (temperatura, presión, campo magnético…).

Más adelante profundizaremos bien acerca de los semiconductores, pues este tipo de materiales son imprescindibles en la electrónica, ya que con ellos se fabrican componentes esenciales como los transistores o los diodos.

La Conductancia

La inversa de la resistencia es la conductancia (G), es decir, la facilidad con la que un material permite que circule corriente en su interior.

\[G=\frac{1}{R}\]

Cuanto mayor sea la conductancia de un conductor, menor será su resistencia. De aquí que hablemos normalmente de un “conductor”, es decir, un material que permite el paso de electrones (como los cables).

La Resistencia como componente eléctrico

También conocida como resistor, como su propio nombre indica, es el componente que utilizamos para regular la resistencia en un circuito eléctrico.

Internamente, un material resistivo de unas dimensiones concretas, elegidas siguiendo la fórmula de la resistencia detallada anteriormente, ofrece una determinada oposición con el objetivo de atenuar el flujo de electrones.

Si recordamos de la lección acerca de los circuitos eléctricos, cada componente eléctrico tiene asociado un símbolo para su representación.

Símbolo de la resistencia eléctrica

Resistencia eléctrica - Símbolo eléctrico

Tipos de resistencias

Las resistencias pueden clasificarse atendiendo a diversos motivos: valor, encapsulado, material, tecnología de montaje… Pero principalmente podemos diferenciarlas en fijas o variables.

Resistencias fijas

Como su propio nombre indica, las resistencias fijas tienen un valor no variable. Para identificar el valor de las resistencias, estas tienen pintadas una serie de bandas coloreadas de diferentes colores. Estos colores indican el valor de la resistencia:

Resistencia eléctrica - Componente eléctrico

  • La 1ª banda indica la cifra más significativa.
  • La 2ª banda indica la segunda cifra más significativa.
  • La 3ª banda indica el número por el que se va a multiplicar los dos anteriores.
  • La 4ª banda indica la tolerancia (pues a pesar de que su valor es fijo, siempre oscila un poco, pues el material no es perfecto)

Resistencia eléctrica - Tabla de colores para identificar el valor de una resistencia

Por tanto, el valor de la resistencia anterior es:

Resistencia eléctrica - Valor de una resistencia según la tabla de colores

La tolerancia es del 5% y, como su valor es de 47kΩ, podemos calcular entre qué dos valores se encontrará esta resistencia:

\[R_{min}=47000Ω \cdot 0.95 = 44650Ω=44,65kΩ\]

\[R_{max}=47000Ω \cdot 1.05= 49350=49,35kΩ\]

Resistencias variables

Por otro lado, las resistencias variables presentan un rango continuo de posibles valores. El valor óhmico que toma la resistencia en cada momento viene determinando por distintos criterios:

Algunos tipos de resistencia variableRazón de cambio
PotenciómetroManual
LDRLuz percibida
TermistorTemperatura
VaristorCambios bruscos de tensión

Más adelante dedicaremos entradas a tipos de resistencias variables, pues serán de gran ayuda para nuestros proyectos

Conclusión

Una vez entendida esta entrada, ya conoces las tres principales magnitudes eléctricas. En la siguiente entrada vas a aprender a relacionarlas mediante la Ley de Ohm y saber, por ejemplo, que ocurre cuanto en un circuito tienes una resistencia muy baja. 

Spoiler: sale fuego.

Contenido

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert

Curso I: Conceptos básicos